Mobilny robot klasy minisumo QuoShyan Szymon Łagosz Jakub Janowski Maciej Quoos Wrocław 2011
Spis treści 1. Wstęp... 2 2. Elektronika... 2 3. Mechanika... 3 4. Układ napędowy... 3 5. Program... 3 6. Podsumowanie... 3 7. Zdjęcia... 4 1
1. Wstęp Robot QuoShyan to nasz pierwszy projekt tego typu, powstały w ramach warsztatów zorganizowanych przez Koło Naukowe Robotyków KoNaR. Naszym celem było zdążenie na zawody Robotic Arena 2011, co, pomimo że jeszcze na tydzieo przed zawodami mieliśmy tylko projekt płytki, udało się. Uprzedzając pytania nazwa robota powstała w wyniku złączenia pierwszych członów imion/nazwisk autorów projektu. 2. Elektronika Elektronika składa się z dwóch płytek jednostronnych połączonych z przodu dystanserami, a z tyłu rzędem goldpinów. Płytki zostały wykonane metodą termotransferu, a po polutowaniu zostały polakierowane. Dolna płytka zawiera: dwa mostki H TB6612 do sterowania silnikami 4 czujniki białej linii QRD1114 gniazdo na goldpiny do łączenia z drugą płytką Natomiast górna płytka zawiera: mikrokontroler ATmega32A-AU TQFP44 gniazdo KANDA piny RxD i TxD 4 tact switche, jeden do resetowania atmegi, jeden do startowania robota, natomiast dwa pozostałe okazały się niepotrzebne (w zamierzeniu miały służyd do wyboru algorytmu wyszukiwania przeciwnika, w zależności od położenia początkowego, jednak okazało się to nielegalne) 4 diody led, wykorzystywane przy debugowaniu oraz do sygnalizowania różnych stanów robota (np. miganie diód przy niskim napięciu zasilania) przełącznik suwakowy dzielnik napięciowy do pomiaru napięcia akumulatora stabilizator napięcia LDO LM1117S - 5V/1A Dodatkowo do górnej płytki przylutowane są 4 dodatkowe piny, służące jako wysięgniki na 4 minipłytki, z których każda zawierała dalmierz GP2Y0D340K oraz niezbędną drobnicę elektroniczną. Takie rozwiązanie pozwalało delikatnie nagiąd płytki z dalmierzami, tak aby optymalnie dobrad kąt nachylenia w pionie i poziomie. Układ elektroniczny zasilany jest pakietem Li-Pol KOKAM 7,4V Li-Pol 740mAh 15C, którego pojemnośd w zupełności wystarcza na kilka walk. Akumulator zasilaliśmy ładowarką firmy Redox, co wymagało zrobienia przejściówki. 2
3. Mechanika Podstawą konstrukcji robota jest dolna płytka PCB. Do obróbki laminatu użyliśmy wieratarko-frezarki firmy Dremel. Do podstawy przyczepiliśmy silniki za pomocą dedykowanych mocowao Pololu. Przód i tył robota chronione są przez elementy wykonane z laminatu jednostronnego, połączone z podstawą konstrukcji za pomocą grubego druta przy udziale lutownicy. Po ukooczeniu konstrukcji okazało się, że robot jest bardzo lekki jego waga nie przekraczała 300 gram, dlatego robot został dociążony wędkarskimi ciężarkami. Ciężarki zostały owinięte taśmą izolacyjną i przyczepione za pomocą dwustronnej taśmy klejącej (2 ciężarki do spodu dolnej płytki i jeden do góry górnej płytki). Waga konstrukcji znacząco wzrosła, ale nadal nie osiągnęła wartości pół kilo niestety na więcej ciężarków nie starczyło już miejsca. Koocowe wymiary robota to 9,8cm x 9,6cm x 5,5cm. 4. Układ napędowy Do napędu robota użyliśmy dwóch silników Pololu z przekładnią 50:1, które są chyba najpopularniejszym modelem na chwilę obecną. Użyte koła to Pololu 42x19mm, których wybór okazał się porażką robot okazał się słabo przyczepny, co wynikało zapewne z faktu, iż opony posiadały bieżnik, a materiał z których zostały wykonane nie był najlepszej jakości. Co gorsza, dzieo przed zawodami okazało się, że jedno z kół podczas montażu delikatnie pękło i przy wyższych obrotach silnika miało tendencję do wyskakiwania z ośki. 5. Program Oprogramowanie robota zostało napisane w języku C. Algorytm wyszukiwania przeciwnika był bardzo prosty i polegał na jeżdżeniu po dohyo i odbijaniu się od białej linii, aż do zauważania przeciwnika. Wtedy następował ruch do przodu korygowany skrętem w którąś ze stron, w zależności od odczytu czujników. Jeżeli robot zauważał przeciwnika tylnym dalmierzem, następował obrót od 180 stopni i atak. Oprócz tego w przerwaniach, co 5 sekund następowało mierzenie napięcia na zasilaniu, przy użyciu wzorcowego napięcia 2,56V. Jeżeli napięcie spadało poniżej 6,4V diody zaczynały migad informując o konieczności doładowania. Bardzo przydatną rzeczą przy debugowaniu programu okazało się wykorzystanie portu UART mikrokontrolera, co pozwalało wyrzucad interesujące informacje na ekranie podpiętego komputera. Należy jednak pamiętad o zakomentowaniu wszystkich printf-ów po skooczeniu debugowania, gdyż wywołanie tej funkcji zauważalnie zmniejsza szybkośd wykonywania pętli głównej programu. 6. Podsumowanie Ten robot to pierwsza nasza konstrukcja takiego typu. Sukcesem jest napewno to, że udało nam się go zrobid w bardzo krótkim czasie. Z powodu niedoświadczenia oraz braku czasu, spowodowanego naszą prokrastynacją powstało wiele błędów już na etapie projektowania robota, co często wymagało improwizacji i przełożyło się na jakośd robota. Głowne wady to: 3
użyte koła - były zdecydowanie za wysokie, a opony za mało przyczepne za niska waga robota czujniki umieszczone za wysoko docelowo miały byd umieszczone na dolnej płytce, jednak zapomnieliśmy, że trzeba też gdzieś umieścid akumulator brak obudowania robota od dołu elektronika narażona na uszkodzenie pług umieszczony na przylutowanym drucie przy każdym mocniejszym uderzeniu wyginał się wysokośd robota Jak widad to głównie mechanika wpłynęła na takie a nie inne osiągi robota - co do programu i samej elektroniki nie mamy większych zastrzeżeo, chociaż napewno da się jeszcze poprawid algorytm oraz lepiej oczujnikowad robota. Ostatecznie nasz robot wygrał 3 na 6 pojedynków podczas zawodów Robotic Arena 2011 i nie przeszedł do następnej rundy. 7. Zdjęcia Zdjęcie 1. Widok od przodu 4
Zdjęcie 2. Widok z góry Zdjęcie 3. Widok od boku 5